JP2023539007A - Laboratory-based 3D scanning X-ray Laue microdiffraction system and method (LAB3DμXRD) - Google Patents

Laboratory-based 3D scanning X-ray Laue microdiffraction system and method (LAB3DμXRD) Download PDF

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Abstract

集光光学部品と、当該集光光学部品から離れた距離に配置する特性評価される試料と、実験室のX線源と、試料を並進及び回転させるステージと、回折X線のラウエ回折パターンを検出するように構成された検出器と、を含む、結晶性材料を特性評価するための実験室ベースの3D走査X線走査ラウエマイクロ回折システム及び方法。試料を異なる回転で集光ビームに対して並進させ、層内の各ボクセルを2回以上の回転で照明し、異なる回転において記録されたラウエ回折パターンを用いて、層内の各ボクセルをインデクシングすることによって、試料の各層を走査することを含む方法。試料の異なる層の並進及び回転を繰り返すことによって、試料の粒子構造の3D画像が再構成される。【選択図】図1A collection optic, a sample to be characterized located at a distance from the collection optic, a laboratory x-ray source, a stage for translating and rotating the sample, and a Laue diffraction pattern of the diffracted x-rays. and a detector configured to detect. The sample is translated relative to the focused beam at different rotations, each voxel in the layer is illuminated in more than one rotation, and the Laue diffraction pattern recorded at the different rotations is used to index each voxel in the layer. A method comprising scanning each layer of the sample by scanning. By repeating the translation and rotation of different layers of the sample, a 3D image of the grain structure of the sample is reconstructed. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、回折測定を用いた結晶性材料の特性評価の汎用分野に関する。 The present invention relates to the general field of characterization of crystalline materials using diffraction measurements.

結晶性材料の特性評価は、産業界及び学界の両方において科学者が結晶性材料の特性及び加工/製造と特性/性能との関係を理解する手助けになる。結晶性材料の特性評価は、回折測定を用いて多結晶材料中の各結晶(粒子とも呼ばれる)の結晶方位の特性評価を行うことによって実行され、ビームが個々の粒子から回折され、回折パターンが記録される。試料を充分に特性評価するために、粒子配向の3D分布のイメージングが必要である。 Characterization of crystalline materials helps scientists in both industry and academia understand the properties of crystalline materials and the relationship between processing/manufacturing and properties/performance. Characterization of crystalline materials is performed by characterizing the crystal orientation of each crystal (also called a grain) in a polycrystalline material using diffraction measurements, in which a beam is diffracted from individual grains and the diffraction pattern is recorded. Imaging of the 3D distribution of particle orientation is necessary to fully characterize the sample.

3DX線回折、3DXRDの第1の形態は20年前に発明され、高磁束シンクロトロン放射源から照射された単色硬X線ビームは、アルミニウムの場合には数センチメートル、鋼の場合には数ミリメートルの深度を貫通して試料を通過する。3DXRD実験では、試料の断面又は体積をそれぞれ照明する層ビーム又はボックスビームを用いて、断層データ取得ルーチンが適用される。高エネルギーX線回折顕微鏡法及び回折コントラストトモグラフィ(DCT)は、3DXRDの支流技法であり、3DXRDは、約300nmまでの空間分解能と、約1μmの標準解像度で、数μmよりも大きい粒子を特性評価することができる。現在、3DXRDを用いて、変形した材料を特性評価し、局所的な粒内歪み情報を提供することは依然として困難である。 3D Pass through the sample through a depth of millimeters. In 3DXRD experiments, tomographic data acquisition routines are applied using layer beams or box beams that illuminate a cross section or volume of the sample, respectively. High-energy X-ray diffraction microscopy and diffraction contrast tomography (DCT) are offshoot techniques of 3DXRD, which characterizes particles larger than a few μm with spatial resolution down to about 300 nm and standard resolution of about 1 μm. can be evaluated. Currently, it remains difficult to characterize deformed materials and provide local intragranular strain information using 3DXRD.

走査3DXRDを使用して、一連の並進及び回転ステップの後に試料の体積がマッピングされる集光単色ビームを用いて、空間分解能を増加させ、局所的な歪み情報を特性評価することができる。上記のケースの全てで、単色X線を使用すると、回折はブラッグ回折になる。 Scanning 3DXRD can be used to increase spatial resolution and characterize local strain information using a focused monochromatic beam in which the sample volume is mapped after a series of translation and rotation steps. In all of the above cases, if monochromatic X-rays are used, the diffraction will be Bragg diffraction.

シンクロトロン3D特性の別の形態は、ラウエマイクロ回折技法であり、多色X線が、非分散キルクパトリック-バエツ(Kirkpatrick-Baez)ミラーによって約0.5μmのサイズに集光され、試料に向けられる。試料内のビームに沿って、ラウエ回折がどこで発生するかを解決する差動アパーチャとして、Ptワイヤ又はナイフエッジが使用される。3D体積マッピングは、試料が水平方向及び垂直方向に並進された後に達成される。ラウエマイクロ回折技法の場合には、試料の回転は不要である。 Another form of synchrotron 3D characterization is the Laue microdiffraction technique, in which polychromatic X-rays are focused by a non-dispersive Kirkpatrick-Baez mirror to a size of approximately 0.5 μm and directed toward the sample. It will be done. A Pt wire or knife edge is used as a differential aperture to resolve where Laue diffraction occurs along the beam within the sample. 3D volumetric mapping is achieved after the sample is translated horizontally and vertically. In the case of the Laue microdiffraction technique, no rotation of the sample is required.

これらの技法の1つの制約は、建造費用が高価で、限られたビーム時間でしか動作できないシンクロトロン設備を必要とすることである。より迅速で安価な材料の特性評価を可能にするために、上記のシステム及び技法を、実験室の放射源からのX線で利用できるように適合することが肝要である。これまでのところ、そのようなシステムは1つだけ、すなわち、LabDCTシステムが開発されている。LabDCTシステムは、米国特許第8385503(B2)号明細書及び米国特許第9383324(B2)号明細書に開示されている。 One limitation of these techniques is that they require synchrotron equipment that is expensive to construct and can only operate with limited beam time. In order to enable faster and cheaper material characterization, it is essential that the systems and techniques described above be adapted for use with X-rays from laboratory radiation sources. So far, only one such system has been developed, namely the LabDCT system. LabDCT systems are disclosed in US Pat. No. 8,385,503 (B2) and US Pat. No. 9,383,324 (B2).

米国特許第8385503(B2)号明細書及び米国特許第9383324(B2)号明細書又は米国特許出願第2015/0316493(A1)号明細書には、実験室のX線源から照射された白色/多色発散光がアパーチャを通って試料に導かれるシステムが開示されている。このシステムでは、試料のアライメントのために試料の並進が実行される。試料に向けられたX線ビームは、試料の一定の体積が照明されるように発散する。試料は、LabDCTデータ取得中にのみ回転し、したがって、LabDCTは、所望の体積に多色円錐X線ビームを閉じ込めるアパーチャを用いて動作する。試料を回転させると、同じ粒子の異なる結晶格子面からの複数の回折スポットを、領域検出器上で高い信号対雑音比で記録することができる。スポットは、結晶方位のインデクシングと、3D試料の体積の再構成とのために使用される。ただし、現在、応力の測定は可能ではない。 No. 8,385,503 (B2) and US Pat. No. 9,383,324 (B2) or US Patent Application No. 2015/0316493 (A1) discloses that A system is disclosed in which polychromatic divergent light is directed through an aperture to a sample. In this system, specimen translation is performed for specimen alignment. The x-ray beam directed at the sample diverges so that a constant volume of the sample is illuminated. The sample rotates only during LabDCT data acquisition, so LabDCT operates with an aperture that confines the polychromatic conical X-ray beam to the desired volume. By rotating the sample, multiple diffraction spots from different crystal lattice planes of the same particle can be recorded on the area detector with a high signal-to-noise ratio. The spots are used for crystallographic orientation indexing and 3D sample volume reconstruction. However, measurement of stress is not currently possible.

LabDCTは実験室のX線源を用いて稼働するが、ラウエ集光効果による固有の制約を有し、結晶/粒子は欠陥がないことが必要である。さらに、LabDCTは、粒子を5~10μmの空間分解能でしか3Dマッピングできず、しかも20~30μmより大きい粒子のみにしか対応していない。大半の金属の通常の粒径は、1~25μmの範囲内であるため、これでは充分ではない。さらに、LabDCTは、変形した材料を特性評価することも、個々の粒子内の局所的な格子歪みを決定することもできない。 LabDCT operates using a laboratory X-ray source, but has inherent limitations due to the Laue focusing effect and requires that the crystals/particles be free of defects. Furthermore, LabDCT can only 3D map particles with a spatial resolution of 5-10 μm and is only compatible with particles larger than 20-30 μm. This is not sufficient as the typical particle size for most metals is in the range of 1-25 μm. Additionally, LabDCT cannot characterize deformed materials or determine local lattice strains within individual particles.

国際公開第2009/126868(A1)号パンフレットは、集光された単色X線、又は限られた範囲の離散化エネルギーを有するが、米国特許第9383324(B2)号明細書に記載されているように、DCTには低域すぎると考えられる連続した多色スペクトルではないX線を使用するX線生成システムを開示する。DCTは、元来、単色シンクロトロンX線ビームに基づいて設計されている。 WO 2009/126868 (A1) brochure focuses monochromatic X-rays, or with a limited range of discretized energies, but as described in US Pat. discloses an x-ray generation system that uses x-rays that are not in the continuous polychromatic spectrum, which would be considered too low for DCT. DCT was originally designed based on a monochromatic synchrotron x-ray beam.

したがって、改良型の実験室ベースの回折システム及び方法は有利であろうし、特に、粒径が数μm程度の小さな粒子を特性評価でき、局所的な格子歪みを決定することができることに加えて、試料が変形しても有効であるシステム及び方法が有利であろう。 Improved laboratory-based diffraction systems and methods would therefore be advantageous, especially those capable of characterizing particles as small as a few μm in size, in addition to being able to determine local lattice strains. Systems and methods that remain effective even when the sample is deformed would be advantageous.

本出願につながるプロジェクトは、欧州連合のホライズン2020研究及び革新プログラムの下で欧州研究評議会(ERC)から資金提供を受けている(助成契約番号788567)。 The project leading to this application has received funding from the European Research Council (ERC) under the European Union's Horizon 2020 research and innovation program (grant agreement number 788567).

本発明の別の目的は、従来技術の代替物を提供することである。 Another object of the invention is to provide an alternative to the prior art.

特に、本発明の目的は、粒径が数μm程度の小さな粒子を特性評価し、局所的な格子歪みを決定し、変形した試料の特性評価を可能にする、従来技術の上記問題を解決する実験室ベースの3D走査X線ラウエマイクロ回折システムを提供することであると考えてもよい。 In particular, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, allowing the characterization of small particles with a particle size of the order of a few μm, the determination of local lattice strains, and the characterization of deformed samples. It may be considered to provide a laboratory-based 3D scanning X-ray Laue microdiffraction system.

したがって、上記の目的及びいくつかのその他の目的は、結晶性材料を特性評価するための実験室ベースの3D走査X線ラウエマイクロ回折システムを提供することによって、本発明の第1の態様で得られることを意図しており、実験室ベースの3D走査X線ラウエマイクロ回折システムは、
-集光光学部品と、
-集光光学部品から離れた距離に配置できる、システムの使用中に特性評価される資料と、
-多色X線ビームを生成できる実験室のX線源と、を含んでいてもよく、
-集光光学部品がX線源と試料との間のビームの経路内に配置され、試料内の撮像点において30μm未満のスポット径を有する集光ビームを生成することが可能で、集光ビームが、試料内でビームによって照明される内部試料体積から回折して、回折X線を生成することが可能であり、
-試料を保持するためのステージであって、試料を集光ビームに対して特定の間隔及び角度で回転及び並進させて、試料内の内部試料体積位置を変化させるように構成できるステージと、
-回折X線のラウエ回折パターンを検出するように構成できる検出器、とを含んでいてもよい。
Accordingly, the above objects and several others are obtained in a first aspect of the present invention by providing a laboratory-based 3D scanning X-ray Laue microdiffraction system for characterizing crystalline materials. The laboratory-based 3D scanning X-ray Laue microdiffraction system is intended to be
- condensing optics;
- material to be characterized during use of the system, which can be placed at a distance from the collection optics;
- a laboratory X-ray source capable of producing a polychromatic X-ray beam;
- a focusing optic is placed in the path of the beam between the X-ray source and the sample and is capable of producing a focused beam with a spot diameter of less than 30 μm at the imaging point in the sample; can be diffracted within the sample from the internal sample volume illuminated by the beam to produce diffracted X-rays;
- a stage for holding a sample, the stage being configurable to rotate and translate the sample at specific distances and angles relative to the focused beam to change the internal sample volume position within the sample;
- a detector configurable to detect a Laue diffraction pattern of diffracted X-rays.

いくつかの実施形態では、検出器は2D検出器である。 In some embodiments, the detector is a 2D detector.

第2の態様では、本発明はさらに、以下を含み得る、結晶性材料の3D配向イメージングを生成するための方法に関する。
-実験室のX線源によって生成された多色X線ビームを試料内の30μm未満のスポット径に集光させて集光ビームを生成することと、
-ビームに対して垂直であり得る第1の並進軸を画定することと、
-第1の並進軸及びビームに対して垂直であり得る第2の並進軸を画定することと、
-第2の並進軸に沿って試料の所定のゲージ体積内に1つ又は複数の層を画定することと、
-試料を第1の並進軸に沿って並進させ、結果として生じるラウエ回折パターンを並進ごとに記録することによって、試料の各層を走査することであって、
-試料の各層が、試料の異なる回転において走査でき、これにより、各ボクセルからなるラウエ回折パターンが少なくとも2回の記録において記録されるように、2回以上の回転において、層の各ボクセルを照射することができ、
上記層が、第2の並進軸に沿って試料を次の層に並進させることによって走査され、
-記録されたラウエ回折パターンを用いてラウエ回折パターンをインデクシングし、好ましくは、試料の粒子構造のゲージ体積内の各ボクセルをインデクシングすることによって、3D画像を再構成すること。
In a second aspect, the invention further relates to a method for producing 3D orientation imaging of a crystalline material, which may include:
- focusing a polychromatic X-ray beam generated by a laboratory X-ray source to a spot diameter of less than 30 μm in the sample to produce a focused beam;
- defining a first translation axis that may be perpendicular to the beam;
- defining a second translation axis that may be perpendicular to the first translation axis and the beam;
- defining one or more layers within a predetermined gauge volume of the sample along a second translational axis;
- scanning each layer of the sample by translating the sample along a first translational axis and recording the resulting Laue diffraction pattern for each translation;
- irradiating each voxel of the layer in more than one revolution, such that each layer of the sample can be scanned in different rotations of the sample, so that the Laue diffraction pattern consisting of each voxel is recorded in at least two recordings; can,
the layer is scanned by translating the sample to the next layer along a second translational axis;
- indexing the Laue diffraction pattern using the recorded Laue diffraction pattern, preferably reconstructing a 3D image by indexing each voxel within a gauge volume of the grain structure of the sample;

本発明者らは、走査3DXRDとラウエマイクロ回折技法とを組み合わせることによって、実験室システムで、小さい粒径及び局所的な格子歪みを特性評価することができることを確認した。本発明は、走査3DXRDから、ステージを用いて試料を並進及び回転させることによるデータ取得ルーチンを取得し、ラウエマイクロ回折から、多色X線源を用いてビームをより小さなスポット径に集光させ、多色ビームのラウエ回折パターンを測定するという概念を取得した。試料の異なる回転における並進によって試料を走査する際に、試料内の個々のボクセルは、複数回の記録において照明し、検出することができ、各ボクセル内の結晶方位が、上記の記録に基づいて決定できる。試料の各層について走査及び回転を繰り返すことによって、試料の3D画像を再構成することができる。 We have determined that by combining scanning 3DXRD and Laue microdiffraction techniques, small particle sizes and local lattice distortions can be characterized in a laboratory system. The present invention obtains data acquisition routines from scanning 3DXRD by translating and rotating the sample using a stage, and from Laue microdiffraction by focusing the beam to a smaller spot diameter using a polychromatic X-ray source. , obtained the concept of measuring the Laue diffraction pattern of a polychromatic beam. When scanning the sample by translation at different rotations of the sample, individual voxels within the sample can be illuminated and detected in multiple recordings, and the crystal orientation within each voxel is determined based on the above recordings. You can decide. By repeating the scan and rotation for each layer of the sample, a 3D image of the sample can be reconstructed.

実験室のX線源を用いて上記技法を実験室の設定に適合させるには、X線源を30μm未満のスポット径に集光させるために、場合によっては集光光学部品を使用する必要がある。 Adapting the above technique to a laboratory setting using a laboratory X-ray source may require the use of focusing optics to focus the X-ray source to a spot diameter of less than 30 μm. be.

X線源を30μm未満のスポット径に集光させることによって、1~30μmの範囲の粒子を特性評価でき、多色X線を用いることで、ラウエ回折技法の使用が可能となり、局所的な配向及び格子歪みを測定し、3D体積を再構成することができる。粒径の下限値及び上限値は、集光光学部品及び測定対象の試料の仕様に依存する可能性がある。 By focusing the X-ray source to a spot diameter of less than 30 μm, particles in the 1-30 μm range can be characterized, and the use of polychromatic X-rays allows the use of Laue diffraction techniques to detect local orientations. and lattice strains can be measured and the 3D volume reconstructed. The lower and upper limits of the particle size may depend on the specifications of the condensing optical component and the sample to be measured.

多色X線ビームを使用する場合、そのような格子歪みは、ラウエ回折パターンを使用して再構成することが可能であるため、試料中の粒子内の局所的な格子歪みを測定することが可能であり得る。ただし、実験室ベースのX線源は、異なったアパーチャ(シンクロトロンラウエマイクロ回折のために用いる)を使用するために必要なフラックスを生成しない可能性があるため、試料中の個々の粒子内で局所的に配向及び歪み情報を解決するために、この技法を走査3DXRD技法と組み合わせる必要がある。 When using a polychromatic X-ray beam, such lattice strains can be reconstructed using Laue diffraction patterns, making it possible to measure local lattice strains within the particles in the sample. It could be possible. However, laboratory-based X-ray sources may not produce the necessary flux to use different apertures (used for synchrotron Laue microdiffraction) and therefore This technique needs to be combined with scanning 3DXRD techniques to locally resolve orientation and strain information.

ブラッグ回折からラウエ回折への切り替えは複雑であって、本発明がシンクロトロンマイクロ回折を想定していないことは明らかであるため、これらの技法を組み合わせることはまだ想定されていない。 Combining these techniques is not yet envisaged, as switching from Bragg diffraction to Laue diffraction is complex and it is clear that the present invention does not envisage synchrotron microdiffraction.

従来のインデクシング方法及び非従来のインデクシング方法を上記の方法において使用して、ラウエ回折パターンをインデクシングしてもよい。後者は、機械学習法又は深層学習を使用してもよい。 Conventional and non-traditional indexing methods may be used in the above method to index the Laue diffraction pattern. The latter may use machine learning methods or deep learning.

したがって、本発明は、新規かつ進歩性がある方法で2つのシンクロトロン法の技法を組み合わせて、実験室ベースの3D走査ラウエマイクロ回折システム及び方法(Lab3DμXRD)を作成している。 Accordingly, the present invention combines two synchrotron techniques in a novel and inventive manner to create a laboratory-based 3D scanning Laue microdiffraction system and method (Lab3DμXRD).

米国特許第9383324(B2)号明細書では、試料の並進は、データ取得前のアライメントのみを目的とし、データ取得を目的としていない。国際公開第2009/126868(A1)号パンフレットの集光システムは、単色X線のみ、又は限られた範囲の離散化エネルギーを有するが、米国特許第9383324(B2)号明細書に記載されているように、DCTには低域すぎると考えられる連続した多色スペクトルではないX線のみを生成する。DCTは、元来、単色シンクロトロンX線ビームに基づいて設計されている。 In US Pat. No. 9,383,324 (B2), the translation of the sample is only for alignment before data acquisition, not for data acquisition. The concentrating system of WO 2009/126868 (A1), which has only monochromatic X-rays or a limited range of discretization energies, is described in US Pat. No. 9,383,324 (B2). , it produces only X-rays that are not a continuous polychromatic spectrum, which is considered too low for DCT. DCT was originally designed based on a monochromatic synchrotron x-ray beam.

国際公開第2009/126868(A1)号パンフレットに記載された集光システムは、主に、単色ビーム及び通常は軟X線(エネルギーが10keV未満)を集光させるためのものである一方で、本発明に係るシステムは、20~30μm未満の小スポット径を有することが特に困難な、連続的なエネルギースペクトルを有する集光された硬質多色X線(エネルギーが10keV未満)を生成する集光光学部品を達成する。 While the focusing system described in WO 2009/126868 (A1) is primarily for focusing monochromatic beams and usually soft X-rays (energy less than 10 keV), the present invention The system according to the invention uses focusing optics to produce focused hard polychromatic X-rays (energy less than 10 keV) with a continuous energy spectrum, which is particularly difficult to have with small spot diameters of less than 20-30 μm. Achieve parts.

好ましい実施形態では、システムは、放射源と試料との間に配置できるシールドと、試料の後段に配置できるビームストップとを含んでいてもよい。この構成は、試料の後段に、透過ビームを遮断し、それによって、検出器が透過ビームの経路内に配置されている場合に検出器を保護することためのビームストップを有することで有利になり得る。シールドを有することは、集光光学部品を通過していない放射源からの直接のビームを遮断し、それによって回折パターンのコントラストを改善することから、有利になり得る。 In a preferred embodiment, the system may include a shield that can be placed between the radiation source and the sample and a beam stop that can be placed after the sample. This configuration is advantageous in having a beam stop after the sample to block the transmitted beam and thereby protect the detector if it is placed in the path of the transmitted beam. obtain. Having a shield can be advantageous because it blocks the direct beam from the radiation source that has not passed through the collection optics, thereby improving the contrast of the diffraction pattern.

好ましい実施形態では、実験室のX線源は、5~150keVの範囲のX線エネルギーを有する多色ビームを生成できる。 In a preferred embodiment, the laboratory x-ray source is capable of producing a polychromatic beam with x-ray energy in the range of 5-150 keV.

好ましい実施形態では、集光光学部品は、20μm未満、好ましくは10μm未満、より好ましくは5μm未満、又は最も好ましくは1μm未満のスポット径にX線ビームを集光させることができる。 In preferred embodiments, the focusing optics are capable of focusing the x-ray beam to a spot diameter of less than 20 μm, preferably less than 10 μm, more preferably less than 5 μm, or most preferably less than 1 μm.

結晶性材料において測定されるべき最小の粒子と同じ小ささのスポット径を有することは有利になり得る。 It can be advantageous to have a spot size as small as the smallest particle to be measured in crystalline materials.

好ましい実施形態では、検出器は、光子計数、フラットパネル、シンチレータベースのCCD又はCMOS検出器のタイプであってもよい。 In preferred embodiments, the detector may be of the type photon counting, flat panel, scintillator based CCD or CMOS detector.

好ましい実施形態では、集光光学部品は、二重放物面X線ミラー光学部品、楕円面光学部品、ポリキャピラリ光学部品、キルクパトリック-バエツミラーなどであってもよい。 In preferred embodiments, the collection optic may be a double parabolic x-ray mirror optic, an ellipsoidal optic, a polycapillary optic, a Kirkpatrick-Baez mirror, or the like.

異なる集光光学部品を使用することによって、集光ビームのスポット径の大きさは、試料及び3D特性評価の仕様及び要求事項に応じて選択することができる。 By using different focusing optics, the size of the spot diameter of the focused beam can be selected depending on the specifications and requirements of the sample and 3D characterization.

好ましい実施形態では、2つ以上の検出器を回折X線の経路内の異なる位置に配置してもよく、複数の検出器は、回折X線によって画定されるラジアル平面内に非重複領域を有していてもよい。 In a preferred embodiment, two or more detectors may be placed at different positions in the path of the diffracted X-rays, and the plurality of detectors have non-overlapping regions in the radial plane defined by the diffracted X-rays. You may do so.

好ましい実施形態では、検出器は、試料から5~10mmから1メートルの位置に配置されていてもよく、集光光学部品は、試料から20~50mmの位置(光学部品の端部から試料まで測定した)に配置されていてもよい。 In a preferred embodiment, the detector may be located 5-10 mm to 1 meter from the sample, and the collection optics may be located 20-50 mm from the sample (measured from the end of the optic to the sample). may be located in

好ましい実施形態では、第1の並進軸に沿った並進ステップは、ビーム径及び試料の粒径に基づいて選択できる。並進間隔は、ビームスポット径の範囲、1~30μm以上の範囲内であってもよい。 In a preferred embodiment, the translation step along the first translation axis can be selected based on the beam diameter and the sample particle size. The translational interval may be within the beam spot diameter range of 1 to 30 μm or more.

好ましい実施形態では、並進範囲は、異なる回転で試料の最長辺の一部又は全部をカバーしていてもよい。他の実施形態では、回転及び並進間隔及びステップは、試料内で特性評価されるゲージ体積に基づいて選択できる。好ましい実施形態では、第1の並進軸に沿った並進間隔及び範囲は、試料の異なる回転についても同じであってよい。ただし、他の実施形態では、第1の並進軸に沿った並進間隔及び範囲は、異なる回転については異なる並進範囲及び間隔であってもよい。 In a preferred embodiment, the translation range may cover part or all of the longest side of the sample at different rotations. In other embodiments, the rotation and translation intervals and steps can be selected based on the gauge volume being characterized within the sample. In a preferred embodiment, the translation interval and range along the first translation axis may be the same for different rotations of the sample. However, in other embodiments, the translation spacing and range along the first translation axis may be different translation ranges and spacings for different rotations.

そのような状況では、画定されたボクセルは一様に分配されない場合がある。これは、状況において有利であり得、例えば、試料に穴が存在し、その結果、穴が並進でスキップされることがある。他の実施形態では、並進ステップは、ある回転角度で同じであってもよいが、異なる回転角度では異なっていてもよい。例えば、0度の並進ステップは1を単位としてもよく、45度の並進ステップはsqrt(2)/2を単位としてもよい。或いは、並進ステップは、ビームが試料内に向けられていない並進ステップをスキップするように、それぞれの回転において事前に特性評価されてもよい。 In such situations, the defined voxels may not be evenly distributed. This may be advantageous in situations, for example, where a hole is present in the sample, so that the hole is skipped in translation. In other embodiments, the translation steps may be the same for one rotation angle, but different for different rotation angles. For example, a 0 degree translation step may be in units of 1, and a 45 degree translation step may be in units of sqrt(2)/2. Alternatively, the translation steps may be pre-characterized at each revolution so as to skip translation steps where the beam is not directed into the sample.

好ましい実施形態では、集光ビームスポット径よりも小さいステップサイズで試料を並進させることによって、空間分解能を向上させることができる。 In preferred embodiments, spatial resolution can be improved by translating the sample with a step size smaller than the focused beam spot diameter.

好ましい実施形態では、回転は、1/4回転、半回転、又は全回転まで広げてもよいが、他の回転範囲も考えられる。好ましい実施形態では、回転間隔は、約1~90度であってもよく、異なる回転についても同じであってよい。そのような実施形態では、試料は、0度、30度、60度、90度、120度、150度、及び180度の間隔で、数回、例えば、7回、回転させて、各層を7回走査することができる。いくつかの実施形態では、回転間隔は、最初は30度回転させ、次に60度回転させるなど、回転のたびに変化してもよい。 In preferred embodiments, the rotation may extend to a quarter turn, a half turn, or a full turn, although other rotation ranges are also contemplated. In preferred embodiments, the rotation interval may be about 1 to 90 degrees and may be the same for different rotations. In such embodiments, the sample is rotated several times, e.g., 7 times, at intervals of 0 degrees, 30 degrees, 60 degrees, 90 degrees, 120 degrees, 150 degrees, and 180 degrees to rotate each layer 7 times. Can be scanned twice. In some embodiments, the rotation interval may vary from rotation to rotation, such as a first rotation of 30 degrees and then a rotation of 60 degrees.

ただし、並進及び回転は、特性評価される試料に応じて、任意の範囲と間隔との組み合わせであってもよい。これによって、試料内の個別のボクセルを2回以上の記録によって確実に記録することができる。この方法を用いて、選択されたボクセルを別々の測定値で記録するための測定値を選択することができる。 However, the translations and rotations may be in any range and spacing combination depending on the sample being characterized. This ensures that individual voxels within the sample are recorded more than once. Using this method, measurements can be selected for recording selected voxels with separate measurements.

好ましい実施形態では、ラウエ回折パターンが異なる時間間隔で検出され、結晶性材料が任意の外部刺激にさらされる可能性がある場合に時間が第4次元である4D画像が生成される。 In a preferred embodiment, Laue diffraction patterns are detected at different time intervals to generate a 4D image where time is the fourth dimension where the crystalline material can be exposed to any external stimulus.

好ましい実施形態では、インデクシングは、パターンマッチング、辞書インデクス、深層学習のタイプである。 In preferred embodiments, the indexing is of the type pattern matching, dictionary indexing, deep learning.

ゲージ体積とは、好ましくは、特性評価される試料内の体積を意味する。 Gauge volume preferably refers to the volume within the sample being characterized.

内部試料体積とは、好ましくは、測定中にビームによって照明される試料内の体積を意味する。 Internal sample volume preferably means the volume within the sample that is illuminated by the beam during measurements.

ボクセルとは、好ましくは、試料内の画定された体積を意味する。ボクセルの形状は、立方体の要素とは異なっていてもよい。ボクセルは、重なっていてもよい。 Voxel preferably means a defined volume within a sample. The shape of the voxel may differ from the cubic element. Voxels may overlap.

走査とは、好ましくは、ビームに対して試料を並進させ、走査方向に沿って新しい測定を行うことを意味する。 Scanning preferably means translating the sample relative to the beam and taking new measurements along the scanning direction.

範囲とは、好ましくは、第1の並進/回転と最後の並進/回転との間の距離/回転角度を意味する。ステップとは、好ましくは、距離/回転の変化を意味する。 Range preferably means the distance/rotation angle between the first translation/rotation and the last translation/rotation. A step preferably means a change in distance/rotation.

層とは、好ましくは、試料の仮想的にスライスされたセグメントを意味する。 By layer is preferably meant a virtually sliced segment of the sample.

スポット径とは、好ましくは、ビームにおける最小サイズの断面径を意味する。 Spot diameter preferably means the smallest size cross-sectional diameter in the beam.

実験室のX線源とは、好ましくは、実験室設定で使用される機械及び放射源を意味し、シンクロトロンビームではないものとして負に定義される。 Laboratory X-ray sources preferably mean machines and radiation sources used in laboratory settings and are negatively defined as not being synchrotron beams.

インデクシングとは、好ましくは、回折画像における回折スポットを識別し、粒子(又はボクセル)のどの格子面からそれらの回折スポットが回折されるかを決定し、それによって、粒子(又はボクセル)の結晶方位を決定することを意味する。 Indexing preferably involves identifying diffraction spots in a diffraction image, determining from which lattice planes of the particle (or voxel) those spots are diffracted, and thereby determining the crystallographic orientation of the particle (or voxel). means to decide.

記録とは、好ましくは、1回の測定のための、検出器からの回折パターンの検出及び保存を意味する。 Recording means detecting and storing the diffraction pattern from the detector, preferably for a single measurement.

測定とは、好ましくは、回折パターンが記録される、ある時間における試料へのビームの露光を意味する。 Measurement preferably means exposure of the beam to the sample at a certain time, during which a diffraction pattern is recorded.

以下、本発明に係る回折システム及び方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図面は、本発明を実施する1つの方法を示し、添付の1組の請求項の範囲内に収まる他の可能な実施形態を限定するものと解釈されるべきではない。 Hereinafter, the diffraction system and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings illustrate one way of carrying out the invention and are not to be construed as limiting other possible embodiments that fall within the scope of the appended set of claims.

図1Aは、本発明のセットアップの一実施形態を示す図である。図1Bは、集光ビームによって照明される内部試料体積の一実施形態を示す図である。図1Cは、本発明に係る方法の一実施形態を示す図である。FIG. 1A is a diagram illustrating one embodiment of the setup of the present invention. FIG. 1B is a diagram illustrating one embodiment of an internal sample volume illuminated by a focused beam. FIG. 1C shows an embodiment of the method according to the invention. 図2は、検出器が入射ビームに対して90度の位置に配置されている、本発明の一実施形態を示す図である。FIG. 2 shows an embodiment of the invention in which the detector is placed at 90 degrees to the incident beam. 図3は、3つの検出器を用いて回折パターンが検出される一実施形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment in which a diffraction pattern is detected using three detectors. 図4は、本発明に係る方法の一実施形態のフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of an embodiment of the method according to the invention. 図5は、ボクセルの一実施形態を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating one embodiment of a voxel.

図1Aは、結晶性材料の特性評価のための実験室ベースの3D走査X線ラウエマイクロ回折システム1の一実施形態を示す図である。このシステムは、集光光学部品4から離れた距離に配置する特性評価される試料7と、集光光学部品4に向けられた多色X線ビーム3を生成するための実験室のX線源2とを含み、集光光学部品4は、X線源2と試料7との間のビーム3の経路内に配置され、試料内に位置する撮像点において30μm未満のスポット径を有する集光ビームを生成する。試料7は、好ましくは結晶性材料である。 FIG. 1A illustrates one embodiment of a laboratory-based 3D scanning X-ray Laue microdiffraction system 1 for characterization of crystalline materials. The system comprises a sample to be characterized 7 placed at a distance from the collection optics 4 and a laboratory X-ray source for producing a polychromatic X-ray beam 3 directed towards the collection optics 4. 2, a focusing optic 4 is arranged in the path of the beam 3 between the X-ray source 2 and the sample 7 and comprises a focused beam having a spot diameter of less than 30 μm at the imaging point located within the sample. generate. Sample 7 is preferably a crystalline material.

集光ビーム5は、試料7内の内部試料体積12を照明し、照明された内部試料体積12全体から回折X線8を生成する。内部試料体積12は、図1Bに示されている。図1Bでは、集光ビーム5の形状は、いくつかの実施形態では試料7の厚さと同じか又はそれより大きい焦点距離のために試料7内で円筒形となるが、照明された内部試料体積12の形状は、試料7を照明する集光ビーム5と、試料内の焦点の相対位置及び焦点距離の大きさに依存する。いくつかの実施形態では、試料の厚さは、焦点距離よりも大きくてもよく、ビームは試料内で発散又は収束し、その結果、内部試料体積12は円筒形状にならない。 The focused beam 5 illuminates an internal sample volume 12 within the sample 7 and produces diffracted X-rays 8 from the entire illuminated internal sample volume 12 . Internal sample volume 12 is shown in FIG. 1B. In FIG. 1B, the shape of the focused beam 5 is cylindrical within the sample 7 due to the focal length being equal to or greater than the thickness of the sample 7 in some embodiments, while the interior sample volume illuminated The shape of 12 depends on the focused beam 5 illuminating the sample 7 and the relative position of the focal point within the sample and the magnitude of the focal length. In some embodiments, the sample thickness may be greater than the focal length and the beam diverges or converges within the sample so that the internal sample volume 12 is not cylindrical.

回折X線8は、内部試料体積12のラウエ回折パターン13を検出するために回折X線8の経路内に配置された検出器9によって検出され、記録される。この検出器は、一実施形態では、透過又は反射幾何学構造で配置されてよい。 The diffracted X-rays 8 are detected and recorded by a detector 9 placed in the path of the diffracted X-rays 8 to detect the Laue diffraction pattern 13 of the internal sample volume 12 . This detector may be arranged in a transmissive or reflective geometry in one embodiment.

検出器9は、一実施形態では、光子計数、フラットパネル、シンチレータベースのCDD又はCMOS検出器などのタイプであってもよい。 The detector 9 may in one embodiment be of a type such as a photon counting, flat panel, scintillator based CDD or CMOS detector.

システムは、集光ビーム5に対して試料7を支持し、回転させ、並進させるように構成されたステージ6をさらに含む。ステージ6による試料7の並進は、一実施形態では、互いに対して垂直な2つの方向で行われる。ステージ6は、いくつかの実施形態では、試料を保持するホルダー、及びホルダーを並進及び回転させるゴニオメータ装置などの複数の構成要素からなっていてもよい。 The system further includes a stage 6 configured to support, rotate and translate the sample 7 relative to the focused beam 5 . The translation of the sample 7 by the stage 6 takes place in one embodiment in two directions perpendicular to each other. Stage 6 may consist of multiple components in some embodiments, such as a holder that holds the sample and a goniometer device that translates and rotates the holder.

ステージ6は、図1Cに示すように、特定の間隔及び角度で試料7を回転及び並進させ、試料7の異なる回転で試料7を格子状に走査するように構成されている。 The stage 6 is configured to rotate and translate the sample 7 at specific intervals and angles, and to scan the sample 7 in a grid pattern at different rotations of the sample 7, as shown in FIG. 1C.

試料7は、一実施形態では、ビームに対して垂直な第1の並進軸及び第1の並進軸及びビームに対して垂直な第2の並進軸に沿って並進させることができる。試料7の所望のゲージ体積は、第2の並進軸に沿って複数の層に分割される。 The sample 7 can in one embodiment be translated along a first translation axis perpendicular to the beam and a second translation axis perpendicular to the beam. The desired gauge volume of the sample 7 is divided into layers along the second translational axis.

それにより、この方法は、ビームに対して垂直な第1の並進軸において層ごとに試料7を走査することからなる。図1Cのi)には、第2の並進軸に沿った試料7の上面図が示されており、試料7は、y軸に沿って5ステップで試料を並進させることによって走査され、図1Cのy軸は、第1の並進軸に対応し、z軸は、第2の並進軸に対応し、ビームは、x軸に沿って伝搬する。 Thereby, the method consists of scanning the sample 7 layer by layer in a first translation axis perpendicular to the beam. In Figure 1C i) a top view of the sample 7 along the second translational axis is shown, where the sample 7 is scanned by translating the sample in 5 steps along the y-axis and Figure 1C The y-axis of corresponds to a first translational axis, the z-axis corresponds to a second translational axis, and the beam propagates along the x-axis.

これらの並進ステップの各々は、照明されている異なる内部試料体積12によって生成されるラウエ回折パターン13の別々の測定及び記録に対応する。図1Cのi)では、X線ビームの大半が線として示されているが、ビームは、試料内の内部試料体積が照明されるように、図lCのi)で1本のビームについて示されるように。有限の直径を有する。 Each of these translation steps corresponds to a separate measurement and recording of the Laue diffraction pattern 13 produced by the different internal sample volumes 12 being illuminated. In Figure 1C i), the majority of the X-ray beam is shown as a line, whereas the beam is shown for one beam in Figure 1C i) such that the internal sample volume within the sample is illuminated. like. Has a finite diameter.

図1Cのii)に示すように、試料7をy軸に沿って走査した後、試料7を特定の回転間隔で回転させ、y軸に沿って試料7を再度走査するが、この手順で、試料7は90度回転し、y軸に沿って試料7が再び走査され、1回転が終わるたびに、y軸に沿った走査が実行される。 As shown in ii) of FIG. 1C, after scanning the sample 7 along the y-axis, the sample 7 is rotated at a certain rotation interval and the sample 7 is scanned again along the y-axis, but in this procedure, The sample 7 is rotated 90 degrees and the sample 7 is scanned again along the y-axis, with a scan along the y-axis being performed after each rotation.

回転及び並進ステップは、試料に依存する。走査ステップにおける各々の並進は、別々の測定であり、例えば、図1Cのiii)に示す例では、試料7の1つの層について、5*2=10回の測定が行われる。 The rotation and translation steps are sample dependent. Each translation in the scanning step is a separate measurement, for example in the example shown in iii) of FIG. 1C, 5*2=10 measurements are performed for one layer of the sample 7.

いくつかの実施形態では、データ収集手順は、ビームを試料7の層内の並進範囲の始点に向け、ラウエ回折パターン13を記録し、一定の並進ステップで試料7を並進範囲に沿って並進させ、新しいラウエ回折パターン13を記録することである。並進が全並進範囲にわたる場合、試料7を回転させ、並進ステップが繰り返される。この実施形態では回転軸はz軸であるが、いくつかの実施形態では、回転軸は第1の並進軸及び第2の並進軸から独立していてもよい。 In some embodiments, the data collection procedure includes directing the beam to the beginning of the translation range in a layer of the sample 7, recording the Laue diffraction pattern 13, and translating the sample 7 along the translation range in constant translation steps. , to record a new Laue diffraction pattern 13. If the translation spans the entire translation range, the sample 7 is rotated and the translation step is repeated. Although in this embodiment the axis of rotation is the z-axis, in some embodiments the axis of rotation may be independent of the first translation axis and the second translation axis.

全回転又は所望の回転範囲が達成されると、試料7は第2の並進軸に沿って並進し(図1Cでは第2の並進軸はz軸である)、次の層が走査される。いくつかの実施形態では、軸は互いに対して垂直である必要はない。 Once the full rotation or desired range of rotation has been achieved, the sample 7 is translated along the second translation axis (in FIG. 1C the second translation axis is the z-axis) and the next layer is scanned. In some embodiments, the axes need not be perpendicular to each other.

試料7を異なる回転で走査することによって、試料7の各ボクセル15は、少なくとも2回の測定中に照明することができる。ボクセル15は、図1Cのiii)及びiv)並びに図5に示すように、試料7内の画定された体積である。 By scanning the sample 7 with different rotations, each voxel 15 of the sample 7 can be illuminated during at least two measurements. A voxel 15 is a defined volume within the sample 7, as shown in iii) and iv) of FIG. 1C and in FIG.

同一のボクセル15から回折パターン13の2回以上の記録を得ることによって、ボクセル15は、ラウエ回折パターン13をインデクシングすることによって再構成できる。試料内の各ボクセル15は、別々にインデクシングができ、試料7の3D画像を順次再構成することができる。より小さい並進及び回転ステップを有することで、各ボクセル15はより多くの測定回で照明され、解像度が向上する。 By obtaining two or more recordings of the diffraction pattern 13 from the same voxel 15, the voxel 15 can be reconstructed by indexing the Laue diffraction pattern 13. Each voxel 15 within the sample can be indexed separately and a 3D image of the sample 7 can be reconstructed sequentially. By having smaller translation and rotation steps, each voxel 15 is illuminated with more measurements, improving resolution.

回転、並進範囲及びステップサイズは、各ボクセル15が少なくとも2回の記録に確実に記録されるように選択されるが、ボクセル15のサイズも同様に、固定された並進及び回転ステップ及び/又はビーム径に基づいて選択できることは明白である。ボクセル15は、並進又は回転ステップが非線形である場合に起きることであるが、試料内でサイズが異なることがあり、重複することもある。いくつかの実施形態では、並進及び回転ステップは、ゲージ体積内の特定のボクセルのみを特性評価するように選択される。 The rotation, translation range and step size are selected to ensure that each voxel 15 is recorded in at least two recordings, but the size of the voxel 15 is similarly selected using fixed translation and rotation steps and/or beams. Obviously, the choice can be made on the basis of diameter. Voxels 15 may vary in size within the sample and may even overlap, which occurs when the translational or rotational steps are non-linear. In some embodiments, the translation and rotation steps are selected to characterize only particular voxels within the gauge volume.

このことは、各々の画定されたボクセルの結晶方位に関する情報を抽出するために、異なる測定からの共有内部体積からの信号がインデクシングされることを意味する。これらの共有体積(すなわち、ボクセル)は、0度回転の並進測定3及び90度回転の並進測定3によって画定される、図1Cのiii)のボクセル15などの、並進及び回転に基づいて先験的に決定できる。 This means that signals from a shared internal volume from different measurements are indexed to extract information about the crystal orientation of each defined voxel. These shared volumes (i.e., voxels) are a priori based on translation and rotation, such as voxel 15 in iii) of Figure 1C, defined by translation measurement 3 with 0 degree rotation and translation measurement 3 with 90 degree rotation. can be determined.

ボクセル14は、0度回転の第2の測定(上から)と90度回転の第3の測定とを用いて再構成される。したがって、特定のボクセルの再構成に使用される測定値の記録は、測定前に先験的に同じ方法で選択することができる。ボクセル14及び15のみを特性評価しなければならない場合、3回の測定しか必要でない。したがって、測定手順は、ゲージ体積内の所望のゲージ体積及びボクセルに基づいて先験的に選択することができる。 Voxel 14 is reconstructed using a second measurement (from above) with a 0 degree rotation and a third measurement with a 90 degree rotation. Therefore, the measurement records used for the reconstruction of a particular voxel can be selected in the same way a priori before the measurement. If only voxels 14 and 15 have to be characterized, only three measurements are required. Therefore, the measurement procedure can be selected a priori based on the desired gauge volume and voxels within the gauge volume.

したがって、並進ステップ及び範囲、及び回転は、ゲージ体積内のボクセルに基づいて選択され、各ボクセルは、少なくとも2回の測定中にその全体又は一部が確実に照明される。測定値は、ボクセルを再構成するために正しい測定値を選択するために、並進及び回転ステップに関するメタデータを含んでいてもよい。図1Cで、測定は、走査位置、回転位置、及び層位置に関するメタデータを含むことができる。これらのデータはまた、試料7の(第1の並進軸座標、第2の並進軸座標、回転)データを含んでいてもよく、データは、ステージ6内の位置決め構成要素などによって、ステージによって提供することができる。 The translation steps and ranges and rotations are therefore selected based on the voxels within the gauge volume, ensuring that each voxel is illuminated in whole or in part during at least two measurements. The measurements may include metadata regarding translation and rotation steps to select the correct measurements to reconstruct the voxel. In FIG. 1C, the measurements can include metadata regarding scan position, rotational position, and layer position. These data may also include (first translational axis coordinates, second translational axis coordinates, rotational) data of the specimen 7, where the data is provided by the stage, such as by a positioning component within the stage 6. can do.

この方法は、試料7の面に投影される格子として見ることができ、次いで、同じ格子点が、同じ空間座標を有する新たに回転した試料7上に投影されるように、格子点を空間的に固定したまま、試料を回転させる。特定の回転、並進ステップサイズ及び層サイズが、試料及びビームの形状及び厚さと他の測定因子とに基づいて選択される。 This method can be seen as a grid projected onto the plane of the sample 7, and then the grid points are moved spatially such that the same grid points are projected onto a newly rotated sample 7 with the same spatial coordinates. Rotate the sample while holding it in place. The particular rotational, translational step size and layer size are selected based on sample and beam geometry and thickness and other measurement factors.

例えば、図1Cに示すように、走査されたy軸及び3層に沿って90度の回転ステップ及び360度の回転範囲で5回の並進を行った場合、測定回数は4*5*3=60となり、試料内で少なくとも5*5*3=75個の個々のボクセルを試料7内で特性評価することができる。これらの測定値のいくつかはヌル測定値であってもよい。 For example, as shown in Figure 1C, if we perform 5 translations along the scanned y-axis and 3 layers with a rotation step of 90 degrees and a rotation range of 360 degrees, the number of measurements is 4*5*3= 60 and at least 5*5*3=75 individual voxels within the sample can be characterized within the sample 7. Some of these measurements may be null measurements.

集光ビーム5によって照明される内部試料体積12は、いくつかの実施形態では重複していてもよく、他の実施形態では重複していなくてもよい。これらの内部試料体積の数及び重複は、結果として得られる3D画像の解像度を決定することがある。 The internal sample volumes 12 illuminated by the focused beams 5 may overlap in some embodiments and may not overlap in other embodiments. The number and overlap of these internal sample volumes may determine the resolution of the resulting 3D image.

そのようなシステムを有することで、一実施形態では、粒径が約1μm未満の粒子を特性評価することができる。特性評価できる特定の粒径は、集光光学部品4の仕様と、選択された内部試料体積12相互間の重複とに依存することがある。集光光学部品4は、X線ビームを要求される直径に集光するだけでなく、フラックスを増加させる。したがって、システムは、実験室設定においてシンクロトロン走査3DXRDの発想とシンクロトロンラウエマイクロ回折とを組み合わせている。 Having such a system allows, in one embodiment, to characterize particles with a particle size of less than about 1 μm. The particular particle size that can be characterized may depend on the specifications of the collection optics 4 and the overlap between the selected internal sample volumes 12. The focusing optics 4 not only focuses the X-ray beam to the required diameter, but also increases the flux. The system thus combines the ideas of synchrotron scanning 3DXRD and synchrotron Laue microdiffraction in a laboratory setting.

好ましい一実施形態では、実験室のX線源2は、5~150keVの範囲のX線エネルギーを有する多色ビーム3を生成する。これらのエネルギーは、普通は、金属対象物、回転アノード、液体金属アノード、又は線形加速放射源などを利用するX線管によって生成できる。いくつかの実施形態では、放射源2は、対応するより高いフラックスを有するシンクロトロン放射源であってもよい。開示されたシステム及び方法は、実験室設定と同様、シンクロトロン設定でも等しく良好に機能する。 In a preferred embodiment, the laboratory X-ray source 2 produces a polychromatic beam 3 with an X-ray energy in the range 5-150 keV. These energies can typically be generated by x-ray tubes that utilize metal objects, rotating anodes, liquid metal anodes, linearly accelerated radiation sources, and the like. In some embodiments, the radiation source 2 may be a synchrotron radiation source with a correspondingly higher flux. The disclosed systems and methods work equally well in a synchrotron setting as in a laboratory setting.

一実施形態では、集光光学部品4は、X線ビームを20μm未満、好ましくは10μm未満、より好ましくは5μm未満、最も好ましくは1μm未満のスポット径に集光する。ビームを集光させることで、同時に集光ビーム5の強度が向上する。 In one embodiment, the focusing optics 4 focuses the X-ray beam to a spot diameter of less than 20 μm, preferably less than 10 μm, more preferably less than 5 μm, and most preferably less than 1 μm. By condensing the beam, the intensity of the condensed beam 5 is simultaneously improved.

集光光学部品4の選択は、特性評価する粒子に依存する。この例として、1~5μm径の粒子を特性評価するときに、集光光学部品4は、最良の選択として、ビーム3を5μm未満のスポット径に集光させる。一実施形態では、集光光学部品4は、1μm径の粒子を最適な方法で考察できるように、ビーム3を1μm未満のスポット径に集光させてもよい。 The selection of collection optics 4 depends on the particles to be characterized. As an example of this, when characterizing particles with a diameter of 1 to 5 μm, the focusing optics 4 best choose to focus the beam 3 to a spot diameter of less than 5 μm. In one embodiment, the focusing optics 4 may focus the beam 3 to a spot diameter of less than 1 μm so that particles of 1 μm diameter can be considered in an optimal manner.

いくつかの実施形態では、集光光学部品4は、双放物面X線ミラーレンズ、楕円面光学部品、ポリキャピラリ光学部品、及びキルクパトリック-バエツミラーなどである。双放物面X線ミラーを使用することによって、ビーム4を5μm又はそれより小さいスポット径に集光させることができる。 In some embodiments, collection optics 4 are biparabolic x-ray mirror lenses, ellipsoidal optics, polycapillary optics, Kirkpatrick-Baez mirrors, and the like. By using a twin parabolic X-ray mirror, the beam 4 can be focused to a spot diameter of 5 μm or smaller.

検出器9は、内部試料体積12から照射される回折光を測定できる限り、入射ビームに対してある角度を持って配置することができる。そのような一実施形態では、検出器が透過ビーム11の経路に配置されていないため、ビームストップ10は必要ない。検出器9が透過ビーム11の経路内に配置されている場合、ビームストップ10を配置して、この透過ビームを遮断することができる。 The detector 9 can be placed at an angle to the incident beam as long as it is able to measure the diffracted light emitted from the internal sample volume 12. In one such embodiment, beam stop 10 is not required since no detector is placed in the path of transmitted beam 11. If the detector 9 is arranged in the path of the transmitted beam 11, a beam stop 10 can be arranged to block this transmitted beam.

図2に示すように、一実施形態では、検出器9は、集光ビーム5に対して90度の角度で配置してもよい。したがって、検出器は、透過幾何学構造(0度)又は反射モード(90度)又は逆投影モード(180度)又は任意の他の角度に配置することができる。システムは、放射源2からの直接ビームを遮断するための、放射源2と試料7との間のシールド16を含んでいてもよい。 As shown in FIG. 2, in one embodiment the detector 9 may be placed at an angle of 90 degrees to the focused beam 5. Thus, the detector can be placed in transmission geometry (0 degrees) or in reflection mode (90 degrees) or back projection mode (180 degrees) or any other angle. The system may include a shield 16 between the radiation source 2 and the sample 7 to block the direct beam from the radiation source 2.

図3に示すように、2つ以上の検出器9は、一実施形態では、回折X線8の経路内の異なる位置に配置してもよく、検出器9は、回折X線8によって画定されるラジアル平面内に非重複領域を有する。これによって、いくつかの小型の検出器9を並べて配置することで、大きな検出器領域が作成される。 As shown in FIG. 3, two or more detectors 9 may in one embodiment be placed at different positions in the path of the diffracted have non-overlapping areas in the radial plane. This creates a large detector area by arranging several small detectors 9 side by side.

一実施形態では、検出器9は、検出器は、試料7から5~10mmから1メートルの位置に配置されていてもよく、集光光学部品4は、試料7から20~50mmの位置(光学部品の端部から試料まで測定した)に配置されていてもよい。検出器9及び光学部品4の正確な配置は、要求されるスポット径、光学作動距離、検出器の画素サイズ、及び他の外部要因に依存する。 In one embodiment, the detector 9 may be located at a position of 5-10 mm to 1 meter from the sample 7 and the focusing optics 4 may be located at a position of 20-50 mm from the sample 7 (optical (measured from the edge of the part to the sample). The exact placement of the detector 9 and optics 4 depends on the required spot diameter, optical working distance, detector pixel size, and other external factors.

試料の3D画像を生成する方法を示すフロー図が図4に示されている。この方法は、第1のステップで、実験室のX線源2を30μm未満のスポット径に集光させることと、集光ビーム5を特性評価すべき試料7内に向け、それによって内部試料体積12を照明して回折X線8を生成することと、からなる。この例では、ビーム3、5は水平であるため、第1の並進軸は水平方向であり、第2の並進軸は垂直方向である。 A flow diagram illustrating a method of generating a 3D image of a sample is shown in FIG. The method consists, in a first step, of focusing a laboratory X-ray source 2 to a spot diameter of less than 30 μm and directing the focused beam 5 into the sample 7 to be characterized, thereby reducing the internal sample volume. 12 to generate diffracted X-rays 8. In this example, the beams 3, 5 are horizontal, so the first translation axis is horizontal and the second translation axis is vertical.

この方法の第2のステップで、試料7はビーム3、5に対して水平方向に走査される。各々の並進は、ラウエ回折パターンが記録される新しい測定値に対応する。試料7が水平方向に完全に走査されると、試料7は第3のステップで回転し、ステップ2に従って再度水平方向に走査される。 In a second step of the method, the sample 7 is scanned horizontally relative to the beams 3,5. Each translation corresponds to a new measurement where a Laue diffraction pattern is recorded. Once the sample 7 has been completely scanned horizontally, the sample 7 is rotated in a third step and is scanned horizontally again according to step 2.

回転の仕様に従って試料7が完全に回転すると、第4のステップで試料7を垂直方向に並進させ、試料7の新しい層を特性評価し、ステップ2~4を繰り返す。この手順は、特性評価のために選択された試料7のゲージ体積の全てが走査されるまで実行される。 Once the sample 7 has been completely rotated according to the rotation specifications, a fourth step is to vertically translate the sample 7, characterize a new layer of the sample 7, and repeat steps 2-4. This procedure is carried out until all the gauge volumes of the sample 7 selected for characterization have been scanned.

試料7が完全に走査されると、回折パターン13の記録を用いて、ゲージ体積の個々のボクセル15をインデクシングして、試料の3D画像を再構成することができる。ステップ2、3及び4は入れ替えが可能であり、任意の順序で行うことができ、また回転を任意のステップで行うことができ、ステップ2、3及び4は混ぜ合わせてもよいことは明白である。 Once the sample 7 has been completely scanned, the recording of the diffraction pattern 13 can be used to index the individual voxels 15 of the gauge volume to reconstruct a 3D image of the sample. It is clear that steps 2, 3 and 4 are interchangeable and can be done in any order, that rotation can be done in any step, and that steps 2, 3 and 4 can be mixed. be.

層の厚さ及び並進のサイズは、試料7のゲージ体積内で特性評価されるボクセル15に基づいて事前に選択できる。 The layer thickness and translation size can be preselected based on the voxels 15 to be characterized within the gauge volume of the sample 7.

一実施形態では、内部試料体積12は、特定の間隔で試料7を回転及び並進させることによって、集光ビーム5によって照明可能な試料7の体積をカバーする。走査された試料体積はゲージ体積とも呼ばれ、ゲージ体積内の全てのボクセルを再構成することができる。 In one embodiment, the internal sample volume 12 covers the volume of the sample 7 that can be illuminated by the focused beam 5 by rotating and translating the sample 7 at specific intervals. The scanned sample volume is also called the gauge volume, and all voxels within the gauge volume can be reconstructed.

試料の一部のみを特性評価する必要がある場合、試料が回転している間、試料の当該一部のみが走査範囲によってカバーされる。したがって、ゲージ体積は、試料の一部であってもよく、又は試料全体であってもよい。 If only a part of the sample needs to be characterized, only that part of the sample is covered by the scanning range while the sample is rotating. Thus, the gauge volume may be a portion of the sample or the entire sample.

いくつかの実施形態では、試料7の走査中に内部試料体積12相互間に重複する領域があり、したがって、試料7は、走査中に、集光ビーム5のスポット径より小さいステップサイズで並進する。内部試料体積12の正確な配置及び数は、所望の解像度、カバレッジ、試料のサイズなどの、試料7の特定の要求事項に依存する。 In some embodiments, there are regions of overlap between the internal sample volumes 12 during scanning of the sample 7, and thus the sample 7 is translated during scanning with a step size smaller than the spot diameter of the focused beam 5. . The exact placement and number of internal sample volumes 12 depends on the specific requirements of the sample 7, such as desired resolution, coverage, sample size, etc.

一実施形態では、回転間隔は約1~90度であってもよく、並進間隔は1~30μmなどのビームスポット径のサイズであってもよく、層の厚さも、ゲージ体積全体が照明され、内部試料体積12の全てがゲージ体積となることを保証できるように、1~30μmなどのビームスポット径範囲であってもよい。 In one embodiment, the rotation interval may be about 1-90 degrees, the translation interval may be a beam spot diameter size, such as 1-30 μm, and the layer thickness is such that the entire gauge volume is illuminated; The beam spot diameter may range from 1 to 30 μm to ensure that all of the internal sample volume 12 is the gauge volume.

少なくとも2回の測定によって特性評価すべき各々のボクセルからの回折パターン13が記録されるように、充分な内部試料体積12が集光ビームによって照明されたときに、記録された回折パターン13がインデクシングされ、試料7の粒子構造の3D画像が再構成される。この手順は、個々のボクセルについてパターンを別々にインデクシングし、異なるインデクシングされたボクセルを補間することによって3D体積を再構成することで実行される。 The recorded diffraction pattern 13 is indexed when sufficient internal sample volume 12 is illuminated by the focused beam such that the diffraction pattern 13 from each voxel to be characterized is recorded by at least two measurements. A 3D image of the grain structure of sample 7 is reconstructed. This procedure is performed by indexing the pattern separately for each voxel and reconstructing the 3D volume by interpolating the differently indexed voxels.

インデクシングは、一実施形態では、パターンマッチング、辞書インデクシングであってもよく、又は、ディープラーニング法、又は、AI、ニューラルネットワークなどの他のタイプの訓練済みネットワークを使用することによって実行されてもよい。 Indexing, in one embodiment, may be pattern matching, dictionary indexing, or may be performed by using deep learning methods or other types of trained networks such as AI, neural networks, etc. .

試料7が外部刺激にさらされると、試料7は時間と共に構造及び特性を変えることがある。したがって、同じ内部試料体積について異なる時間間隔でラウエ回折パターンを検出することによって、試料の4Dを構築することができる。これによって、外部刺激下で結晶性材料をモニタし検査することができる。 When sample 7 is exposed to external stimuli, sample 7 may change its structure and properties over time. Therefore, by detecting Laue diffraction patterns at different time intervals for the same internal sample volume, a 4D of the sample can be constructed. This allows the crystalline material to be monitored and inspected under external stimulation.

結論として、本発明は、以下の項目の1つ以上を含んでいてもよい。
i.-集光光学部品(4)と、
-集光光学部品(4)から離れた距離に配置する特性評価される試料(7)と、
-多色X線ビーム(3)を生成するための実験室のX線源(2)とを含み、
-当該集光光学部品(4)がX線源(2)と試料(7)との間のビーム(3)の経路内に配置され、試料(7)内の撮像点において30μm未満のスポット径を有する集光ビーム(5)を生成し、当該集光ビーム(5)が、試料(7)内でビーム(5)によって照明される内部試料体積(12)から回折して、回折X線(8)を生成し、
-試料(7)を保持するためのステージ(6)であって、試料(7)を集光ビーム(5)に対して回転及び並進させるように構成されたステージ(6)と、
-回折X線(8)のラウエ回折パターン(13)を検出するように構成された検出器(9)と、を含む、結晶性材料を特性評価するための実験室ベースの3D走査X線ラウエマイクロ回折システム(1)。
ii.-実験室のX線源(2)を試料内(7)の30μm未満のスポット径に集光させて集光ビーム(5)を生成することと、
-ビーム(5)に対して垂直な第1の並進軸を画定することと、
-第1の並進軸及びビーム(5)に対して垂直な第2の並進軸を画定することと、
-第2の並進軸に沿って試料(7)の所定のゲージ体積内に1つ又は複数の層を画定することと、
-試料(7)を第1の並進軸に沿って特定の間隔で並進させ、結果として生じる回折パターンを並進ステップごとに記録することによって、試料(7)の各層を走査することであって、
-試料(7)の各層が、試料(7)の異なる回転において走査され、各ボクセル(15)からのラウエ回折パターンが少なくとも2回の記録において記録されるように、2回以上の回転において、層内の各ボクセル(15)を照射し、
上記層が、第2の並進軸に沿って試料(7)を次の層に並進させることによって走査され、
-記録されたラウエ回折パターン(13)をインデクシングして、試料(7)の粒子構造の3D画像を再構成することと、を含む、結晶性材料の3D配向イメージングを生成するための方法。
In conclusion, the invention may include one or more of the following items.
i. - a condensing optical component (4);
- a sample to be characterized (7) placed at a distance from the focusing optics (4);
- a laboratory X-ray source (2) for producing a polychromatic X-ray beam (3);
- the focusing optics (4) are arranged in the path of the beam (3) between the X-ray source (2) and the sample (7), with a spot diameter of less than 30 μm at the imaging point in the sample (7); producing a focused beam (5) having diffracted X-rays ( 8) generate
- a stage (6) for holding a sample (7), the stage (6) being configured to rotate and translate the sample (7) relative to the focused beam (5);
- a laboratory-based 3D scanning X-ray Laue for characterizing crystalline materials, comprising: a detector (9) configured to detect a Laue diffraction pattern (13) of the diffracted X-rays (8); Microdiffraction system (1).
ii. - focusing a laboratory X-ray source (2) to a spot diameter of less than 30 μm in the sample (7) to produce a focused beam (5);
- defining a first translation axis perpendicular to the beam (5);
- defining a second translational axis perpendicular to the first translational axis and the beam (5);
- defining one or more layers within a predetermined gauge volume of the sample (7) along a second translational axis;
- scanning each layer of the sample (7) by translating the sample (7) at specific intervals along a first translational axis and recording the resulting diffraction pattern at each translation step;
- in more than one rotation, such that each layer of the sample (7) is scanned in a different rotation of the sample (7) and the Laue diffraction pattern from each voxel (15) is recorded in at least two recordings; irradiating each voxel (15) in the layer;
said layer is scanned by translating the sample (7) to the next layer along a second translational axis;
- A method for producing 3D orientation imaging of a crystalline material, comprising: indexing a recorded Laue diffraction pattern (13) to reconstruct a 3D image of the grain structure of a sample (7).

本発明を特定の実施形態に関連して説明してきたが、本発明は、決して、提示された例に限定されると解釈すべきではない。本発明の範囲は、添付の1組の請求項に記載されている。特許請求の範囲の文脈では、「含む(comprising)」又は「含む(comprises)」という用語は、他の可能な要素又はステップを除外しない。また、「a」や「an」などの参照の記載は、複数を排除していると解釈すべきではない。図面に示された要素に関する特許請求の範囲における参照符号の使用も、本発明の範囲を限定していると解釈すべきではない。さらに、異なる請求項に記載された個々のフィーチャは、有利に組み合わせられる場合があり、異なる請求項におけるこれらのフィーチャの記載は、フィーチャの組み合わせが可能ではないが有利であることを排除しない。 Although the invention has been described in connection with particular embodiments, it should in no way be construed as limited to the examples presented. The scope of the invention is set forth in the accompanying set of claims. In the context of the claims, the term "comprising" or "comprises" does not exclude other possible elements or steps. Further, references such as "a" and "an" should not be construed as excluding a plurality. The use of reference signs in the claims with respect to elements shown in the drawings shall not be construed as limiting the scope of the invention. Furthermore, individual features recited in different claims may be combined to advantage; the recitation of these features in different claims does not exclude that a combination of the features is not possible but advantageous.

1.実験室ベースの3D走査X線ラウエマイクロ回折システム
2.実験室のX線源
3.多色X線ビーム
4.集光光学部品
5.集光ビーム
6.ステージ
7.試料
8.回折X線
9.検出器
10.ビームストップ
11.透過ビーム
12.内部試料体積
13.ラウエ回折パターン
14.別のボクセル
15.ボクセル
16.シールド
1. Laboratory-based 3D scanning X-ray Laue microdiffraction system2. Laboratory X-ray source 3. Polychromatic X-ray beam4. Concentrating optics 5. Focused beam 6. Stage 7. Sample 8. Diffraction X-ray9. Detector 10. Beam stop 11. Transmitted beam 12. Internal sample volume 13. Laue diffraction pattern 14. Another voxel 15. Voxel 16. shield

Claims (15)

集光光学部品(4)と、
前記集光光学部品(4)から離れた位置にある特性評価される試料(7)と、
多色X線ビーム(3)を生成するための実験室のX線源(2)とを含み、
前記集光光学部品(4)が前記X線源(2)と前記試料(7)との間の前記ビーム(3)の経路内に配置され、前記試料(7)内の撮像点において30μm未満のスポット径を有する集光ビーム(5)を生成し、前記集光ビーム(5)が、前記試料(7)内で前記ビーム(5)によって照明される内部試料体積(12)から回折して、回折X線(8)を生成し、
前記試料(7)を保持するためのステージ(6)であって、前記試料(7)を前記集光ビーム(5)に対して所定の間隔及び角度で回転及び並進させるように構成されたステージ(6)と、
前記回折X線(8)のラウエ回折パターン(13)を検出するように構成された検出器(9)と、を含む、結晶性材料を特性評価するための実験室ベースの3D走査X線ラウエマイクロ回折システム(1)。
a condensing optical component (4);
a sample to be characterized (7) located at a distance from the focusing optics (4);
a laboratory X-ray source (2) for producing a polychromatic X-ray beam (3);
The focusing optics (4) are arranged in the path of the beam (3) between the X-ray source (2) and the sample (7), and the focusing optics (4) are arranged in the path of the beam (3) between the generating a focused beam (5) with a spot diameter of , generates diffracted X-rays (8),
a stage (6) for holding the sample (7), the stage configured to rotate and translate the sample (7) at predetermined intervals and angles with respect to the focused beam (5); (6) and
a detector (9) configured to detect a Laue diffraction pattern (13) of said diffracted X-rays (8); Microdiffraction system (1).
前記試料(7)、及び/又は集光光学部品(4)を通過しない前記放射源からの直接の前記ビーム(3)を遮断するために前記試料(7)と前記放射源(2)との間に配置されたシールド(16)の後方に、透過ビーム(11)を遮断するためのビームストップ(10)が配置される、請求項1に記載のシステム。 between the sample (7) and the radiation source (2) to block the beam (3) directly from the radiation source that does not pass through the sample (7) and/or the focusing optics (4). 2. The system according to claim 1, wherein a beam stop (10) for blocking the transmitted beam (11) is arranged behind the shield (16) arranged between. 前記実験室のX線源が、5~150keVの範囲のX線エネルギーを有する多色ビームを生成する、請求項1又は2に記載のシステム。 3. The system of claim 1 or 2, wherein the laboratory X-ray source produces a polychromatic beam with an X-ray energy in the range of 5 to 150 keV. 前記集光光学部品(4)が、20μm未満、好ましくは10μm未満、より好ましくは5μm未満、又は最も好ましくは1μm未満のスポット径に前記X線ビームを集光させる、請求項1から3の何れか1項に記載のシステム。 Any of claims 1 to 3, wherein the focusing optics (4) focuses the X-ray beam to a spot diameter of less than 20 μm, preferably less than 10 μm, more preferably less than 5 μm, or most preferably less than 1 μm. or the system described in item 1. 前記検出器(9)が、光子計数、フラットパネル、シンチレータベースのCCD又はCMOS検出器のタイプである、請求項1から4の何れか1項に記載のシステム。 5. A system according to any preceding claim, wherein the detector (9) is of the type photon counting, flat panel, scintillator based CCD or CMOS detector. 前記集光光学部品(4)が、二重放物面X線ミラー光学部品、楕円面光学部品、ポリキャピラリ光学部品、キルクパトリック-バエツミラー、又は同種のものである、請求項1から5の何れか1項に記載のシステム。 Any of claims 1 to 5, wherein the focusing optic (4) is a double parabolic X-ray mirror optic, an ellipsoidal optic, a polycapillary optic, a Kirkpatrick-Baets mirror, or the like. or the system described in item 1. 2つ以上の検出器(9)が前記回折X線(8)の経路内の異なる位置に配置され、前記複数の検出器(9)が、前記回折X線(8)によって画定されるラジアル平面内に非重複領域を有する、請求項1から6の何れか1項に記載のシステム。 Two or more detectors (9) are arranged at different positions in the path of said diffracted X-rays (8), said plurality of detectors (9) being arranged in a radial plane defined by said diffracted X-rays (8). 7. A system according to any one of claims 1 to 6, having non-overlapping areas within the system. 前記検出器(9)が、前記試料(7)から5~10mmから1メートルの位置に配置され、前記集光光学部品(4)が、前記試料(7)から20~50mmの位置(前記光学部品(4)の端部から前記試料(7)まで測定した)に配置された、請求項1から7の何れか1項に記載のシステム。 The detector (9) is placed at a position of 5-10 mm to 1 meter from the sample (7), and the condensing optical component (4) is placed at a position of 20-50 mm from the sample (7) (the optical 8. System according to any one of claims 1 to 7, arranged at the end of the part (4) to the sample (7). 実験室のX線源(2)によって生成される多色X線ビーム(3)を試料内(7)の30μm未満のスポット径に集光させて集光ビーム(5)を生成することと、
前記ビーム(5)に対して垂直な第1の並進軸を画定することと、
前記第1の並進軸及び前記ビーム(5)に対して垂直な第2の並進軸を画定することと、
前記第2の並進軸に沿って前記試料(7)の所定のゲージ体積内に1つ又は複数の層を画定することと、
前記試料(7)を前記第1の並進軸に沿って特定の間隔で並進させ、結果として生じる回折パターンを並進ステップごとに記録することによって、前記試料(7)の各層を走査することであって、
前記試料(7)の各層が前記試料(7)の異なる回転において走査され、各ボクセル(15)からのラウエ回折パターンが少なくとも2回の記録において記録されるように、2回以上の回転において前記層内の各ボクセル(15)を照射し、
前記層が、前記第2の並進軸に沿って前記試料(7)を次の層に並進させることによって走査され、
前記記録されたラウエ回折パターン(13)をインデクシングして、前記試料(7)の粒子構造の3D画像を再構成することと、を含む、結晶性材料の3D配向イメージングを生成するための方法。
focusing a polychromatic X-ray beam (3) produced by a laboratory X-ray source (2) to a spot diameter of less than 30 μm in a sample (7) to produce a focused beam (5);
defining a first translational axis perpendicular to the beam (5);
defining a second translational axis perpendicular to the first translational axis and the beam (5);
defining one or more layers within a predetermined gauge volume of the sample (7) along the second translational axis;
scanning each layer of the sample (7) by translating the sample (7) along the first translational axis at specific intervals and recording the resulting diffraction pattern at each translation step; hand,
Each layer of the sample (7) is scanned in a different rotation of the sample (7), and the Laue diffraction pattern from each voxel (15) is recorded in at least two recordings. irradiating each voxel (15) in the layer;
the layer is scanned by translating the sample (7) to the next layer along the second translation axis;
indexing the recorded Laue diffraction pattern (13) to reconstruct a 3D image of the grain structure of the sample (7).
前記第1の並進軸に沿った前記並進ステップが、前記ビーム径及び前記試料の粒径に基づいて選択され、前記並進範囲が、前記複数の回転で前記試料(7)の最長辺の一部又は最長片の全部をカバーする、請求項9に記載の方法。 The translation step along the first translation axis is selected based on the beam diameter and the particle size of the sample, and the translation range is a portion of the longest side of the sample (7) in the plurality of rotations. 10. The method of claim 9, wherein the method covers the entire longest piece. 前記回転間隔が、約1~90度であり、前記並進間隔がビームスポット径に対応する1~30μmの範囲である、請求項9または10に記載の方法。 11. A method according to claim 9 or 10, wherein the rotation interval is about 1 to 90 degrees and the translation interval is in the range 1 to 30 μm, corresponding to the beam spot diameter. 前記回転間隔が、異なる回転についても同じである、又は最初に30度の回転、次いで60度の回転など、回転ごとに変化する、請求項9から11の何れかに記載の方法。 12. A method according to any of claims 9 to 11, wherein the rotation interval is the same for different rotations or varies from rotation to rotation, such as first a 30 degree rotation and then a 60 degree rotation. 前記回転が、前記試料の1/4回転、半回転、又は全回転、又は他のいくつかの回転範囲まで広げられる、請求項9から12の何れかに記載の方法。 13. A method according to any of claims 9 to 12, wherein the rotation is extended to a quarter, half or full rotation of the sample or some other range of rotations. 前記ラウエ回折パターンが、異なる時間間隔で検出され、時間が結晶性材料の第4の次元である4D画像を生成する、請求項9から13の何れかに記載の方法。 14. A method according to any of claims 9 to 13, wherein the Laue diffraction patterns are detected at different time intervals to generate a 4D image in which time is the fourth dimension of the crystalline material. 前記インデクシングが、パターンマッチング、辞書インデクス、深層学習のタイプである、請求項9から14の何れかに記載の方法。 15. A method according to any of claims 9 to 14, wherein the indexing is of the type pattern matching, dictionary indexing, deep learning.
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